水輪發(fā)電機組軸承潤滑油油質(zhì)劣化原因分析及對策

劉 勛，祁廣福

（黃河上游水電開發(fā)有限責任公司積石峽發(fā)電分公司， 青海 海東 810801）

1 引言

水電站機械設備的潤滑和液壓操作所用的油都屬于潤滑油，水輪發(fā)電機組軸承潤滑油普遍使用汽輪機油，又稱透平油。潤滑油的主要作用是在軸承間形成楔形油膜，以潤滑油內(nèi)部液體摩擦代替固體金屬干摩擦，降低摩擦系數(shù)，從而減少設備磨損和能量損失，保證軸承安全穩(wěn)定運行，延長軸承使用壽命。因此，軸承潤滑油油質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著水輪發(fā)電機組的安全可靠性，為保證水輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，必須要保證機組軸承潤滑油的油質(zhì)[1]。

2 軸承潤滑油油質(zhì)劣化的危害

水輪發(fā)電機組軸承潤滑油的主要指標包括：外觀、運動黏度、機械顆粒、水分、酸度、破乳化度、閃點、液相銹蝕等。如果軸承潤滑油的品質(zhì)下降，這些指標也將隨之改變，導致其潤滑效果下降，無法發(fā)揮其原本的功效，甚至會造成極大危害。

由于潤滑油受到水、金屬顆粒、灰塵、油垢以及其他有害雜質(zhì)的污染，潤滑油的黏性受到極大影響而無法達到預期的潤滑效果，甚至可能導致“燒瓦”事故的發(fā)生。同時，潤滑油中的水分、酸度等指標降低，還容易對軸承體、軸頸、軸瓦等部件造成生銹、腐蝕等[2]。隨著油質(zhì)的持續(xù)惡化，形成沉淀物、油泥等有害物質(zhì)。在熱油中這些劣化產(chǎn)物呈溶解狀態(tài)，當油溫降低時，這些劣化產(chǎn)物就會沉積下來，附著在軸承油冷卻器的冷卻水管上，最終形成一層厚厚的污垢，直接降低油冷卻器的冷卻效率，影響潤滑油的散熱冷卻效果，危害機組的穩(wěn)定運行。

3 油質(zhì)劣化的原因分析

潤滑油在使用過程中，與空氣中的氧氣發(fā)生反應，油質(zhì)就會變差、劣化。潤滑油被氧化后，形成有機酸，酸值增加，閃點降低，顏色變深，黏度增大并形成沉淀物[3]。影響潤滑油劣化的因素有：水分、空氣、高溫、光照、軸電流和油的混合使用，以及輸油管道、儲油罐不清潔等，水輪發(fā)電機組軸承潤滑油劣化的主要原因有以下幾方面：

3.1 水分混入潤滑油，造成油質(zhì)乳化

當潤滑油中進入水分時，潤滑油不僅會變得更容易乳化，還會加速潤滑油氧化速度，并且還會增加潤滑油的酸性和腐蝕性。水輪發(fā)電機組軸承潤滑油中水分主要來源有：軸承內(nèi)潤滑油吸收的空氣中的水分，油冷卻器漏水等?？諝饽軌蚴?jié)櫥脱趸?，增加水分和灰塵等，軸承油箱梳齒式軸封徑向間隙較大、擋油筒與軸頸間隙過大等都會使空氣大量進入軸承；另外，油冷卻器、頂蓋漏水等，都會導致軸承潤滑油進水，引起潤滑油油質(zhì)劣化。

3.2 設備制造、安裝和檢修工藝不良

在水輪發(fā)電機組設備加工制造過程中，軸承、油箱、油冷卻器和管道中經(jīng)常會有一些鐵屑、灰塵和油漆等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對潤滑油造成污染。發(fā)電設備安裝時沒有按規(guī)定對軸承體、油箱、軸頸內(nèi)部及油冷卻器、輸油管道進行徹底清理。設備檢修過程中未能遵守檢修工藝，未徹底清除油箱、軸承體、軸瓦及其周圍環(huán)境的污垢、灰塵、碎屑，以及清掃時使用的棉花、灰塵等掉入油箱，這些因素均可能對軸承潤滑油造成污染，導致軸承潤滑油劣化。

3.3 軸電流的影響

發(fā)電機上導、下導軸承絕緣損壞時會形成軸電流，電弧高溫使油色變深，甚至發(fā)黑，并產(chǎn)生沉淀物，導致潤滑油油質(zhì)劣化。

3.4 潤滑油混合使用

混合使用不同廠家和型號的潤滑油可能會導致化學反應，削弱潤滑油原有的功能，甚至可能導致機械設備的損壞，進而加劇潤滑油的油質(zhì)劣化。

3.5 環(huán)境及油凈化裝置影響

隨著軸承周圍環(huán)境的變化，空氣中的顆粒物濃度會增加，例如，電機的勵磁碳刷磨損所帶來的顆粒物，被吸入負壓的油系統(tǒng)，極容易進入油箱，對潤滑油的性能造成嚴重的破壞。此外，若油凈化設備的性能低下，無法有效地清除潤滑油中的雜質(zhì)，也降低潤滑油的品質(zhì)。

4 油質(zhì)劣化的對策

水輪發(fā)電機組軸承的正常工作需要優(yōu)質(zhì)的潤滑油，潤滑油必須具備：良好的氧化安定性；適宜的黏度和良好的黏溫性；良好的抗乳化性；良好的防銹防腐性；良好的抗泡性和空氣釋放性。保證潤滑油的品質(zhì)，以便機組能夠在安全、可靠的條件下正常工作。因此，要防止水輪發(fā)電機組軸承潤滑油油質(zhì)劣化，需要采取以下對策：

4.1 加強運行中潤滑油油質(zhì)分析及處理

首先，新機組投運24 h 后，各部軸承潤滑油取樣簡化分析；機組檢修后，注油前、后軸承潤滑油取樣簡化分析；運行維護人員每天巡回檢查中記錄油品外觀、油壓、油溫、油箱油位；補油后在軸承內(nèi)循環(huán)24 h 后取樣全項分析；每季度軸承潤滑油取樣簡化分析，如果油質(zhì)異常,縮短試驗周期,必要時取樣進行全項分析。其次，還需要密切關(guān)注軸承內(nèi)部的空隙，以及它們所接觸的空氣。如果發(fā)現(xiàn)有任何污染，需要立即處理。經(jīng)常維護潤滑油的純正，可投入濾油裝置凈化處理，并要經(jīng)常更換濾芯。最后，對潤滑油油質(zhì)檢測分析結(jié)果進行統(tǒng)計、比對和全面分析，掌握油質(zhì)指標變化規(guī)律，提前采取相應處置措施。

4.2 不同品牌、型號和黏度等級的潤滑油不混合使用

當機組軸承需要更換潤滑油時， 應使用符合標準的、具有相同黏度水平且含有相同成分的同型號潤滑油，并且盡可能使用同一廠家的潤滑油。在更換之前，應先測量運行潤滑油、補給潤滑油以及混油的黏稠程度，如果沒有明顯的黏稠現(xiàn)象，且各項指標合格，則可以安全地更換。在使用任何一種潤滑油之前，應確保它的品牌、質(zhì)量水平和所含的添加劑都符合特定的標準，否則，如果需要更換，則應遵守以下規(guī)定：

（1）經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢測，將運行油、補充油和混合油的質(zhì)量進行綜合評估，確保其中混合油的質(zhì)量達到最高標準，不低于未混合油中最差的一種。

（2）為了確保安全，還需要在使用的3 種油液（運動液、補給液、混合液）的基礎上，通過儀器測試來確?；旌弦簺]有分離，并且其含水率低于未經(jīng)處理的油液（即未經(jīng)處理的潤滑油）。

4.3 規(guī)范機組設備安裝工藝

在水輪發(fā)電機組用油設備的安裝過程中，為了確保其符合相關(guān)的工藝要求和質(zhì)量，需要特別注意：在出廠前，對具有保護涂層的部位進行維修，以確保其不會發(fā)生變形、剝離等情況；而在沒有保護涂層的情況下，則需要使用噴槍將其表面的防銹（油）進行覆蓋，并在安裝完成之前，將其全面清潔，以確保其不會存在任何污染。

4.4 做好潤滑油轉(zhuǎn)移和凈化處理

在水輪發(fā)電機組軸承維護和更換潤滑油時，必須將潤滑油轉(zhuǎn)移到內(nèi)部已經(jīng)完全清潔的儲油罐或臨時油箱中。在將潤滑油從軸承油箱中轉(zhuǎn)移出來時，應盡可能將其完全清除，尤其要注意清除冷卻器、檢測器和油凈化器中的殘留物，必要時使用新的潤滑油進行沖洗。所有的油液都可以通過大型濾油機或凈油機進行過濾， 經(jīng)過嚴格的凈化處理。等到軸承完成維護保養(yǎng)之后，再將經(jīng)過凈化的油液注入到已經(jīng)清潔的軸承內(nèi)。此外，補充油也必須經(jīng)過嚴格的凈化和檢測程序，方可使用。

4.5 防止設備檢修期間發(fā)生污染，必要時對油系統(tǒng)進行全面沖洗

為了保證機器的正常運轉(zhuǎn)，必須確保軸承不會被任何外界的雜質(zhì)，如灰塵、焊渣或者棉線等污染。更換了軸承之后，還需要仔細檢查油箱、管道、油冷卻器、混合液檢測器等，以確定其污染物的種類及其潛在的危險性，并制定相關(guān)的防護方案。經(jīng)過仔細的檢測和深入的分析，最終決定是否需要實施全面的沖洗。特別是當發(fā)現(xiàn)有無法通過常規(guī)的清潔措施消除的油溶性污染物以及油中的有害物質(zhì)，更需要實施全面高壓沖洗。在無法實施全面系統(tǒng)清理時，應當使用高效的清潔劑，將經(jīng)過維護的零部件和相關(guān)的管線徹底地擦拭，確保清潔程度達到規(guī)定的標準。

4.6 其它措施

除了做好常規(guī)防止?jié)櫥土踊ぷ魍?，預防水輪發(fā)電機軸電流產(chǎn)生，潤滑油添加油品添加劑，加裝在線濾油裝置等，也能防止油質(zhì)劣化。

5 結(jié)束語

為了確保水輪發(fā)電機組軸承潤滑油的質(zhì)量，必須要加強對設備的質(zhì)量管理，尤其是在制造、安裝、檢修方面。此外，還需要加強對運行管理的監(jiān)督，并對潤滑油進行轉(zhuǎn)移和凈化處理，以確保符合科學的技術(shù)標準和管理規(guī)范。對防止機組軸承潤滑油油質(zhì)劣化制定相應對策并嚴格執(zhí)行，能夠有效地保護潤滑油的油質(zhì)，從而保證水輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。